钢-混凝土组合梁的现状和发展

介绍钢-混凝土组合梁应用及研究成果,分析这种组合梁的关键技术和存在的主要问题。在分析的基础上,认为加强钢-混凝土间的锚固、纵向截面的抗剪承载力以及斜截面的抗剪承载力是钢-混凝土组合梁发展应解决的关键问题。     

新型外包钢—混组合梁抗弯承载力特性有限元分析

新型外包钢—混组合梁在由U型钢槽内浇灌混凝土,通过抗剪连接件使钢与混凝土共同受力,具有承载力高、稳定性好等优点。对该新型钢—混组合梁的截面构造进行了简单的阐述,并通过ANSYS建立了新型外包钢—混组合梁有限模型,考虑组合梁高度、钢底板厚度等参数,针对组合梁的抗弯承载力特性展开非线性有限元分析,探讨该形式组合梁的变形特性截面应力分布,最后理论推导了完全剪切连接的新型外包钢—混凝组合梁的正截面抗弯承载力计算公式。     

钢-混凝土组合梁在负弯矩作用下抗剪性能的试验研究

通过3根钢-混凝土组合梁在负弯矩作用下的试验,研究了其变形发展及破坏过程,得到了组合梁的跨中剪力-挠度曲线、交界面滑移曲线和沿截面高度分布的应变变化曲线,分析了剪切连接程度、截面尺寸、剪跨比、材料强度、钢筋配置等因素对组合梁承载力和延性的影响。对钢梁进行了塑性分析,得出在负弯矩作用下钢-混凝土组合梁抗剪承载力的提高不是由于钢梁腹板的硬化效应所致,而是由于混凝土翼板的贡献,并提出了考虑混凝土翼板影响的组合梁在负弯矩作用下抗剪承载力计算公式。将计算结果与实测结果进行了比较,二者吻合良好。     

新型钢-混凝土组合梁抗剪性能试验

提出了一种新型钢-混凝土组合梁,即取消传统钢-混凝土组合梁钢部件的上翼缘,在腹板上开洞,并在混凝土翼板中布置蛇形钢筋;对3根不同剪跨比的新型钢-混凝土组合梁的抗剪性能进行了试验研究,并与1根普通栓钉组合梁进行了对比;分析了剪跨比对新型钢-混凝土组合梁的破坏形态、变形能力及抗剪承载力的影响,并对新型组合梁的破坏机理和受力特点进行了详细阐述。结果表明：新型钢-混凝土组合梁相对于栓钉组合梁具有较高的抗剪承载力和变形能力。     

冷弯薄壁型钢-胶合木组合梁受剪性能研究

钢-木组合梁是由两个冷弯薄壁C型钢和胶合木通过结构胶粘结而成的,研究影响该类组合梁的受剪性能的因素。以薄壁C型钢截面面积和剪跨比为参数,进行了3组钢-木组合梁受剪试验研究,分析组合梁的变形过程、破坏形态及承载能力,再通过有限元软件ABAQUS进一步系统地对薄壁C型钢截面面积、胶合木截面尺寸和剪跨比等影响因素进行参数分析,研究应变分布情况和破坏机理,结果表明剪切破坏和开胶破坏是组合梁在弯剪段发生破坏的主要形式;增大薄壁型钢截面面积和胶合木截面尺寸均能提高组合梁抗剪能力,而增大剪跨比会导致发生剪切破坏的组合梁抗剪承载力降低。     

腹板嵌入式外包U形钢-混凝土组合梁正弯矩区受弯性能研究

传统钢-混凝土组合梁需要焊接不同形式的抗剪连接件,为避免繁琐的焊接工序及焊接对钢材产生的不良影响,提出了腹板嵌入式外包U形钢-混凝土组合梁。在冷弯成型的U形钢腹板上部开槽,并嵌入到混凝土翼板,与板底横向钢筋共同组成带有混凝土榫连接件的腹板嵌入式外包U形钢-混凝土组合梁(WUCSB)。设计了8个WUSCB的正弯矩区受弯性能试验,考虑U形钢板厚度、连接件间距、混凝土翼缘板宽等参数的影响,分析组合梁的破坏模式,并基于荷载-挠度曲线和荷载-滑移曲线等试验结果对其刚度、承载力和延性等受力性能指标进行评价;建立了有限元模型,进行U形钢板厚度、混凝土翼缘板宽和梁底纵筋直径等3个参数的影响规律分析。试验结果表明：该组合梁满足完全抗剪连接,组合作用良好,U形钢可以达到全截面塑性,具有良好的整体受弯性能;增加U形钢板厚度和梁底纵筋直径可以提高组合梁的承载力;连接件间距、栓钉及箍筋对组合梁的承载力影响较小。基于试验结果和连接件的传力机理,给出了WUSCB抗剪连接度的计算方法;基于全截面塑性假定,给出了WUSCB受弯承载力设计方法,该承载力设计方法具有一定的安全储备。基于换算截面法,给出了受弯刚度计算方法,出...     

可拆卸钢-混凝土组合梁抗剪连接件的受力性能研究

为了促进全生命周期可拆卸钢结构和钢-混凝土组合结构的发展,完善相关受力性能评价方法和结构设计方法,针对新型可拆卸钢-混凝土组合梁抗剪连接件的受力机理和力学性能进行了试验研究。试件设计考虑不同的连接件(螺栓)直径(M20、M24)和材料强度(C50、C60混凝土),通过标准推出试验,分析了破坏模式、荷载-滑移响应、滑移和峰值荷载以及可拆卸性能等。通过将试验结果与中国、欧洲以及美国相关规范中针对组合梁栓钉抗剪连接件和螺栓紧固件抗剪承载力的计算方法进行对比分析,提出了该类新型抗剪连接件的摩擦型抗剪承载力和承压型抗剪承载力计算方法;基于受力机理分析,提出了该类可拆卸组合梁抗剪连接件的力学本构模型,并给出各个参数的确定方法。结果表明,提出的特征承载力和抗剪-滑移本构模型能够很好地描述该类抗剪连接件的力学性能,为在可拆卸钢-混凝土组合梁中的应用提供了理论和技术基础。     

腹板嵌入式组合梁中抗剪连接件推出试验

提出一种节省钢材且具有较高受剪承载力的新型组合梁--腹板嵌入式钢-混凝土组合梁,它是将倒T形钢梁腹板上部开槽,嵌入到混凝土翼板中形成的组合梁。通过10个推出试件的试验,研究腹板嵌入式组合梁中钢板连接件的受剪承载力。推出试验结果表明,连接件的受剪承载力随混凝土强度等级、钢板厚度增加而提高。基于试验结果,通过参数回归分析,拟合出嵌入式组合梁连接件受剪承载力计算公式,并提出连接件的构造要求。通过与普通组合梁中栓钉连接件受剪承载力的比较表明,腹板嵌入式钢-混凝土组合梁中钢板连接件具有承载力高、易于实现完全抗剪连接的优点,而且连接件抗剪连接刚度大,可以减少组合梁由于滑移效应引起的刚度折减。     

钢-RPC组合梁栓钉连接件抗剪承载力试验研究

钢-活性粉末混凝土(RPC)组合梁是一种新型组合结构,界面栓钉连接件的抗剪承载力是组合梁结合部强度最重要的指标。采用推出试验,研究了混凝土强度、栓钉直径、栓钉长度对栓钉连接件抗剪承载力的影响规律。结果表明,对于相同的栓钉尺寸,钢-RPC(C150)栓钉抗剪承载力明显高于钢-普通混凝土(C50),二者比值约为1.3。前者发生栓钉的剪切破坏,后者发生的是混凝土的压碎破坏形式。钢-RPC栓钉抗剪承载力与栓钉直径平方成正比,但与栓钉长度变化关系不大。基于试验结果,本文提出了考虑混凝土强度影响的钢-RPC栓钉抗剪承载力的计算公式,为钢-RPC组合梁设计提供依据。     

负弯矩作用下腹板开洞组合梁受力性能试验与有限元分析

为了研究负弯矩作用下腹板开洞钢-混凝土组合梁的极限承载力及相关受力性能,对4根组合梁试件进行了试验研究和有限元分析。结果表明,负弯矩作用下的组合梁腹板开洞后,其刚度和承载力明显降低,洞口区域应变不再符合平截面假定;通过增加混凝土板厚度可以提高其承载力;混凝土翼板对负弯矩区腹板开洞组合梁的抗剪承载力有很大的贡献;洞口形状对其受力性能有较大的影响。     

钢-煤矸石混凝土组合梁抗弯性能及其设计方法

采用ABAQUS软件建立钢-混凝土组合梁抗弯性能有限元模型,并利用现有的钢-混凝土组合梁抗弯性能足尺试验结果验证模型的可靠性;进行参数分析,量化自燃煤矸石粗骨料取代率及抗剪连接度等参数对钢-混凝土组合梁抗弯性能的影响;基于有限元分析结果对现行的钢-混凝土组合梁设计方法的适用性进行评述,进而提出钢-自燃煤矸石混凝土组合梁抗弯设计方法。研究结果表明：钢-混凝土组合梁抗弯性能随自燃煤矸石粗骨料取代率的增加而降低,相比钢-普通混凝土组合梁,自燃煤矸石粗骨料取代率为50%和100%的组合梁抗弯承载力分别降低1.1%～2.6%和2.2%～5.4%、抗弯刚度分别降低3.6%～4.7%和8.3%～10.0%;自燃煤矸石粗骨料取代率及抗剪连接度对钢-混凝土组合梁抗弯性能存在耦合影响,随着抗剪连接度的增大,自燃煤矸石粗骨料取代率对组合梁抗弯承载力的影响增大、对组合梁抗弯刚度的影响降低;提出考虑取代率和抗剪连接度影响的组合梁设计方法,可有效预测钢-自燃煤矸石组合梁的抗弯性能,且与钢-普通混凝土组合梁设计方法的预测精度相近。     

钢-砼组合梁竖向抗剪承载力研究

在6根钢-火山渣砼简支组合梁和6根钢-火山渣砼连续组合梁试验的基础上，探讨影响组合梁竖向抗剪承载力的主要因素：混凝土翼板、名义剪跨比和力比等。试验与计算结果表明，在计算组合梁竖向抗剪承载力时，如果不考虑混凝土翼板的作用，计算结果将趋于保守，对于连续组合粱还应该考虑弯矩比的影响。     

密实截面组合梁的竖向抗剪强度Ⅰ:受正弯矩作用的组合梁

挖掘混凝土翼板的抗剪潜力,充分利用钢-混凝土组合梁的组合抗剪作用,有利于进一步提高组合梁的经济效益.采用通用有限元程序ABAQUS 6.5,对密实截面组合梁正弯矩区的弯剪强度问题进行研究.分析结果表明,提出的有限元分析方法,特别是钢-混凝土的界面模型,可以准确预测组合梁的弯剪强度,同时对组合梁的变形刚度也可以较准确地模拟.在此基础上,利用有限元方法,对混凝土翼板截面尺寸、剪力连接程度、剪跨比等参数进行计算分析,回归得到考虑剪力连接程度影响的组合梁竖向抗剪强度计算公式.研究发现,在正弯矩区段,组合梁抗剪强度相对于钢梁腹板抗剪名义值的提高,不仅来源于混凝土翼板的抗剪作用,组合作用的贡献也很显著;采用建议的抗剪强度公式,可以不考虑简支组合梁弯矩与剪力的相互影响.     

钢-混凝土高托座组合梁设计中的若干问题

本文对钢-混凝土高托座组合梁进行了较全面的分析。特别是对组合梁的挠度进行了研究,对组合梁截面设计采用优化方法,即在满足强度、刚度要求的情况下,使造价最低。作者进行了10个抗剪推力试件及3根钢-混凝土高托座组合梁的破坏试验。试验表明,托座具有较好的抗剪强度,本文提出的组合梁挠度计算公式在弹性范围与试验结果吻合较好。     

装配式钢-薄层超高性能混凝土组合梁大直径群钉连接件抗剪性能数值分析

为研究大直径群钉连接件在装配式钢-薄层超高性能混凝土组合梁桥中的抗剪性能,通过有限元软件ABAQUS建立了19个推出试件模型。着重分析了浇筑方式、栓钉间距、键群间距和键群数量对试件抗剪承载力、抗剪刚度和荷载-滑移曲线的影响规律。研究结果表明：试件破坏模式主要表现为栓钉根部的剪断以及混凝土的局部压碎;使用预制超高性能混凝土板推出试件的抗剪承载力比现浇试件降低10%以内;栓钉间距小于2.5倍栓钉直径时,试件抗剪承载力明显下降;随着键群间距和数量的增加,键群中单个栓钉的抗剪承载力以及抗剪刚度减小。针对装配式钢-薄层超高性能混凝土大直径群钉连接件提出了预测其荷载-滑移关系的理论模型,并将抗剪承载力试验结果与规范计算结果进行了比较,得到了适用于装配式钢-薄层超高性能混凝土组合梁桥大直径群钉连接件的计算方法。     

钢-压型钢板混凝土组合梁栓钉承载力研究综述

近年来,随着装配式施工的推广,钢-混凝土组合结构的应用越来越广泛。钢-压型钢板混凝土组合梁是组合结构中的常用构件。钢-压型钢板组合梁是通过抗剪连接件将钢梁与压型钢板混凝土组合楼板连接成一个共同工作的整体结构构件,组合梁中通常采用栓钉作为抗剪连接件。因此,对钢-压型钢板混凝土组合梁栓钉连接件的受剪承载力进行准确评估和计算具有重要的工程应用价值。为了获得较理想的栓钉连接件受剪承载力计算模型,对国内外压型钢板组合梁栓钉连接件承载力的研究进行了综述,并收集了相关推出试验的数据,对几种典型的具有代表性的公式计算结果进行了比较,通过对比较结果的分析,明确了影响栓钉承载力的重要因素,指出了目前各个计算公式中存在的问题和不足,同时提出了进一步的研究建议。     

腹板嵌入式组合梁抗弯性能理论和试验研究

提出了一种新型腹板嵌入式钢-混凝土组合梁,并对该组合梁的整体抗弯性能和抗剪性能进行了研究.首先阐述了腹板嵌入式钢-混凝土组合梁的构成、受力特点和主要优点,然后介绍了该组合梁的抗弯承载力、钢梁与混凝土翼板之间的滑移以及挠度计算公式.通过竖向荷载作用下的静力加载试验对4个腹板嵌入式钢-混凝土组合梁试件的抗弯承载力、滑移影响...     

以花纹钢板为上翼缘的钢-混凝土组合梁试验研究

为研究以花纹钢板为上翼缘的钢-混凝土组合梁的承载力和破坏机理,对花纹钢板-混凝土界面受剪试件进行了推出试验,对组合梁试件进行了受弯性能试验,分析了试件的破坏特征、应变分布和荷载-位移曲线。试验结果表明:扁豆型花纹钢板与混凝土界面的黏结强度介于光圆钢筋和螺纹钢筋混凝土黏结强度之间,混凝土对钢板的包裹作用对界面黏结强度有重要影响;组合梁受弯性能试件的最大挠度达到L/45(L为组合梁跨度),呈现明显的延性破坏特征;钢梁-混凝土翼板处于良好的共同工作状态,达到完全抗剪组合承载力;组合梁抗弯刚度组合作用系数约为0.4,界面滑移对变形的影响不可忽略。根据试验结果,给出组合梁的钢-混凝土界面受剪承载力和界面抗剪刚度计算方法。     

钢-砼组合梁竖向抗剪承载力研究

在6根钢-火山渣砼简支组合梁和6根钢-火山渣砼连续组合梁试验的基础上,探讨影响组合梁竖向抗剪承载力的主要因素:混凝土翼板、名义剪跨比和力比等。试验与计算结果表明,在计算组合梁竖向抗剪承载力时,如果不考虑混凝土翼板的作用,计算结果将趋于保守,对于连续组合梁还应该考虑弯矩比的影响。     

Experimental study on shear behavior of bolt connectors in steel-concrete composite beams

为研究螺栓抗剪连接件在钢-混凝土组合梁中的受剪性能,对24个采用螺栓连接件的钢-混凝土组合试件进行了推出试验,分析了螺栓直径、螺栓强度、螺栓埋置长细比和混凝土强度等参数对螺栓连接件的破坏模式、荷载-滑移特性和受剪承载力的影响。研究结果表明：螺栓抗剪连接件的破坏模式主要为螺栓周围混凝土受压破坏和螺栓栓杆的剪断破坏;当发生混凝土受压破坏时,增大混凝土强度、螺栓直径、螺栓埋置长细比可以提高螺栓连接件的受剪承载力;当发生螺栓的栓杆剪断破坏时,提高螺栓强度可以提高螺栓连接件的受剪承载力。在试验研究的基础上,给出了不同破坏模式下钢-混凝土组合梁螺栓连接件的受剪承载力的计算方法,建议公式的计算结果与试验结果吻合较好。